三維激光切割技術(shù)應用及發(fā)展趨勢

一、三維激光切割的工作機理

激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短時間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，達到切割材料的目的。

三維激光切割的工作機理相對于二維激光切割，三維激光切割需不停地調(diào)整激光切割頭姿勢， 以保證激光切割頭始終與工件表面垂直， 從而獲得優(yōu)良的切割質(zhì)量。在實際生產(chǎn)中，三維激光切割程序編制需先對零件三維建模，然后導入三維編程系統(tǒng)生路徑，并需要根據(jù)零件特征、工裝特征進行手工調(diào)整，以避免切割頭發(fā)生碰撞，操作復雜，工作量較大。由于三維激光切割機的切割頭配有電容式傳感器，能自動適應零件形狀，始終和零件保持一定距離進行切割，因此在零件曲面變化不劇烈的情況下，僅使用三維激光切割機的二維編程系統(tǒng)即可滿足生產(chǎn)需要。

二、三維激光切割的應用范圍

三維激光切割廣泛應用于鈑金加工、金屬加工、廣告制作、廚具、汽車、燈具、鋸片、升降電梯、金屬工藝品、紡織機械、糧食機械、眼鏡制作、航空航天、醫(yī)療器械、儀器儀表等行業(yè)。特別是在鈑金加工行業(yè)中已取代傳統(tǒng)加工方式，深受行業(yè)用戶的青睞。

可加工的材料：不銹鋼、碳鋼、合金鋼、硅鋼、彈簧鋼、鋁、鋁合金、鍍鋅板、鍍鋁鋅版、酸洗板、銅、銀、金、鈦等金屬板材及管材切割。

在鋁合金動車組制造中的應用。三維激光切割主要應用于鋁合金動車組司機室蒙皮的切割套料。司機室蒙皮為空間曲面結(jié)構(gòu)的鋁合金薄板件，特別適合使用三維激光進行切割。在成形后，使用三維激光切割進行套料，相比使用帶鋸機進行劃線鋸切，三維激光切割的生產(chǎn)效率、切割精度明顯更高。

在不銹鋼地鐵制造中的應用。三維激光切割主要應用于不銹鋼地鐵門上橫梁、端門立柱、內(nèi)層筋板等的眼孔及缺口加工，盲窗筋板的套料。

部分模具擠壓成形的零件，因落料模具的設計制造成本較高、制造周期長、落料質(zhì)量不佳等原因，需選用三維激光進行套料、眼孔加工。

三、三維激光切割的優(yōu)缺點

經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，三維激光切割具有以下優(yōu)點：①柔性好，能適應不同形狀工件的切割加工。②精度高，能滿足鋁合金動車組、不銹鋼地鐵等產(chǎn)品的制造精度。③經(jīng)濟效益高，可以取代傳統(tǒng)制造工藝的修邊模和沖孔模，其工藝步驟簡單、制造周期短、切割速度快、切縫寬度小、加工質(zhì)量高，可以大幅度降低成本，縮短新車型的研發(fā)周期，具有良好的經(jīng)濟價值和應用前景。

四、三維激光切割發(fā)展趨勢

1．伴隨著激光器向大功率發(fā)展以及采用高性能的CNC及伺服系統(tǒng)，使用高功率的激光切割可獲得高的加工速度，同時減小熱影響區(qū)和熱畸變；所能夠切割的材料板厚也格進一步地提高。

2．根據(jù)激光切割工藝參數(shù)的影響情況，改進加工工藝

3．激光切割將向高度自動化、智能化方向發(fā)展。將CAD／CAPP／CAM［4］以及人工智能運用于激光切割，研制出高度自動化的多功能激光加工系統(tǒng)。

4．向多功能的激光加工中心發(fā)展，將激光切割、激光焊接以及熱處理等各道工序后的質(zhì)量反饋集成在一起，充分發(fā)揮激光加工的整體優(yōu)勢。

5．隨著Internet和WEB技術(shù)的發(fā)展，建立基于WEB的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，采用模糊推理機制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡來自動確定激光切割工藝參數(shù)，并且能夠遠程異地訪問和控別激光切割過程成了不可避免的趨勢。

6．三維高精度大型數(shù)控激光切割機及其切割工藝技術(shù)，為了滿足汽車和航空等工業(yè)的立體工件切割的需要，三維激光切割機正向高效率、高精度、多功能和高適應性方向發(fā)展。

（轉(zhuǎn)自激光網(wǎng)　來源：智造家）